Question

9．日常生活用的火柴头上含有KClO₃、MnO₂、S等化学物质，某兴趣小组为检验其中某些成分，设计了如图1实验流程图：


请回答以下问题：
（1）写出步骤①中发生反应的化学方程式2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑、S+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO₂．
（2）为验证气体A，按图2所示进行实验：将两根火柴放在如图2所示实验装置中漏斗下面，用一根燃着的火柴点燃它，慢慢拉动注射器活塞抽气，让火柴燃烧产生的气体通过酸性高锰酸钾溶液，①若能观察到酸性高锰酸钾溶液溶液（紫红色）褪色的现象，即可证明火柴头上含有S元素．
②可用于替代试管中酸性高锰酸钾溶液的试剂有AC （填标号）
A．品红溶液    B．饱和石灰水    C．稀溴水    D．烧碱溶液
（3）要证明火柴头中含有Cl元素的后续实验步骤是取滤液C，加入AgNO₃溶液，若观察到白色沉淀产生，即可证明火柴头中含有氯元素．
（4）有学生提出检验火柴头上KClO₃的另一套实验方案，主要实验步骤如下：
ⅰ刮取没有燃烧的火柴头，小心研碎，称得质量为2.45g；
ⅱ用适量蒸馏水充分浸泡后过滤、洗涤残渣；
ⅲ往装有滤液和洗涤液的烧杯中加入过量的NaNO₂溶液、AgNO₃溶液，
有白色沉淀生成，充分反应后，过滤、洗涤沉淀；
ⅳ干燥沉淀物，称得其质量为1.435g．
①实验中发生的有关的离子反应方程式为ClO₃^-+3NO₂^-=Cl^-+3NO₃^-和Cl^-+Ag⁺=AgCl↓．
②实验测得火柴头中KClO₃的质量分数为50%．

Answer 1

分析 （1）依据火柴头上含有KClO₃、MnO₂、S物质的性质分析判断，氯酸钾在二氧化锰做催化剂作用分解生成氯化钾和氧气，硫单质燃烧和氧气反应生成二氧化硫气体；
（2）①利用燃烧可能生成二氧化硫气体，结合二氧化硫具有还原性，可以还原高锰酸钾溶液使溶液褪色证明；
②能够与二氧化硫出现明显反应现象的试剂即可，如溴水、品红溶液等；
（3）氯离子和酸性硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；
（4）①涉及的反应有：氯酸根离子与亚硝酸根离子反应生成氯离子和硝酸根离子，氯离子与银离子反应生成氯化银白色沉淀，据此写出反应的离子方程式；
②根据n=$\frac{m}{M}$计算出氯化银的物质的量，然后依据氯元素守恒计算测得的火柴头中KClO₃的质量分数．

解答 解：（1）反应①中的反应为：氯酸钾在二氧化锰做催化剂作用分解生成氯化钾和氧气，硫单质燃烧和氧气反应生成二氧化硫气体，反应的化学方程式分别为：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑、S+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO₂，
故答案为：2KClO₃$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{△}$2KCl+3O₂↑；S+O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$SO₂；
（2）①火柴头上含有KClO₃、MnO₂、S，硫反应生成二氧化硫，通入高锰酸钾溶液中会反应氧化还原反应，高锰酸钾溶液褪色；故KMnO₄溶液（紫红色）褪色，
故答案为：酸性高锰酸钾溶液溶液（紫红色）褪色；
②书写高锰酸钾溶液用于检验二氧化硫，也可以用品红溶液或溴水代替酸性高锰酸钾，所以AC正确，
故答案为：AC；
（3）氯离子能够还与硝酸酸化的硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，所以检验方法为：取滤液C，加入HNO₃和AgNO₃溶液，若观察到白色沉淀产生，即可证明火柴头中含有氯元素，
故答案为：取滤液C，加入AgNO₃溶液，若观察到白色沉淀产生，即可证明火柴头中含有氯元素（回答加入酸化的AgNO₃溶液或用HNO₃酸化的AgNO₃溶液均可）；
（4）①实验过程中涉及的离子反应为：ClO₃^-+3NO₂^-=Cl^-+3NO₃^-、Cl^-+Ag⁺=AgCl↓，
故答案为：ClO₃^-+3NO₂^-=Cl^-+3NO₃^-和Cl^-+Ag⁺=AgCl↓；
 ②依据氯元素守恒计算，沉淀物为AgCl，称得其质量为1.435g，则氯化银的物质的量为：$\frac{1.435g}{143.5g/mol}$=0.01mol，根据氯元素守恒可知KClO₃物质的量为0.01mol，
则该火柴头中KClO₃的质量分数为：$\frac{0.01mol×122.5g/mol}{2.45g}$×100%=50%，
故答案为：50%．

点评 本题考查了探究物质组成、测量物质含量的方法及性质实验方案的设计，题目难度中等，明确发生反应的现象及常见物质性质是解题关键，试题充分考查学生的分析、理解能力及化学实验能力．